第一章计算机控制概述.ppt

设计步骤： 1．设计假象的连续控制器D(s) 2．将D(s)离散化为D(z) 3．设计由计算机实现的控制算法 4．校验 9.1.2 PID控制规律 1．比例控制 归纳起来，PID控制规律主要具有以下优点： （1）蕴涵了动态控制过程中的过去、现在和将来的主要信息。其中，比例P代表了当前的信息，起纠正偏差的作用，使过程反应迅速；微分D代表了将来的信息，在信号变化时有超前控制作用，使系统的过渡过程加快，克服振荡提高系统的稳定性；积分I代表了过去积累的信息，它能消除静差，改善系统静态特性。此三种作用配合得当，可使动态过程快速、平稳、准确，收到良好的控制效果。 （2）控制适应性好，有较强的鲁棒性，适合于各种工业应用场合。 （3）算法简单明了，形成了完整的设计和参数整定方法，很容易为工程技术人员所掌握。 （1）增量型控制算法不需要做累加，控制量的确定仅与最近几次误差采样值有关，其计算误差或计算精度对控制量的影响较小，而位置型控制算法要求用到过去的误差累加值，容易产生较大的累加误差。 （2）增量型控制算法得出的是控制量的增量，误差影响小，必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作，而位置型控制算法的输出是控制量的全量输出，因而误动作的影响大。 （3）采用增量型控制算法易于实现从手动到自动的无扰动切换。 4．微分先行PID控制算法 4．试凑法 ——通过模拟或实际的系统璧还运行情况，观察系统的响应曲线，根据各参数对系统响应的大致影响，反复试凑，直至达到满意的目标。 试凑步骤： 1）整定比例部分（纯P作用）。 2）加入积分环节（PI作用）。 3）加入微分环节（PID作用）。 例9-4 解 9.3 数字串级控制器的设计 问题引出：当系统中同时有几个因素影响同一 个被控量时，单回路控制难以满足系统的控制性能。 主要知识点： 9.3.1 串级控制的结构和原理 9.3.2 串级控制系统的确定 9.3.3 数字串级控制算法 9.3.1 串级控制的结构和原理 9.3.2 串级控制系统的确定 9.3.3 数字串级控制算法 9.4 数字前馈控制器的设计 问题引出——反馈控制按偏差进行，即在扰动作用下，被控量必须先偏离给定值，然后对其测得的比较偏差进行控制，以抵消扰动的影响。如果不断的受到扰动，则系统总是跟在扰动作用之后波动，特别是当系统滞后严重时波动就更为严重 。 主要知识点 9.4.1 前馈控制的结构和原理 9.4.2 前馈-反馈控制结构 9.4.3 数字前馈-反馈控制算法 9.4.1 前馈控制的结构和原理 9.4.2 前馈-反馈控制结构 9.4.3 数字前馈-反馈控制算法 9.5 数字程序控制器的设计 主要知识点： 9.5.1 数字程序控制基础 9.5.2 逐点比较法插补原理 9.5.3 步进电机控制技术 9.5.1 数字程序控制基础 9.5.2 逐点比较法插补原理 ——每当画笔或刀具向某一方向移动一步，就进行一次偏差计算和偏差判别，也就是到达新的点位置和理想线型上对应点的理想位置坐标之间的偏离程度，然后根据偏差的大小确定下一步的移动方向，使画笔或刀具始终紧靠理想线型运动，获得步步逼近的效果。 9.5.3 步进电机控制技术 14．设被控对象的干扰通道传递函数 ，控制通道传递函数为 ，试推导前馈控制器 的传递函数及其差分表达式。 15．什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？ 16．什么是逐点比较插补法？ 17．直线插补过程分为哪几个步骤？有几种终点判断方法？ 18．圆弧插补过程分为哪几个步骤？ 19．设给定的加工轨迹为第一象限的直线OP，起点为坐标原点，终点坐标A(xe,ye)，其值为(6,4)，试进行插补计算，作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。 20．假设加工第一象限逆圆弧AB，起点A的坐标值为x0=5，y0=0，终点B的坐标值为xe=0，ye=5。试进行插补计算，作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。 21．三相步进电动机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序。 反应式 永磁式 混合式 分类： 按转矩产生的原理分： ? 结构组成——转子和定子。 1．步进电机的工作原理 1) 反应式步进电机结构 定子——由硅钢片叠成，每相有一对磁极（N、S极），每个磁极的内表面都分布着多个小齿，它们大小相同，间距相同。 转子——由软磁材料制成，其外表面也均匀分布着小齿，这些小齿与定子磁极上的小齿的齿距相同，形状相似。 步进电机的工作就是步进转动。 2）反应式步进电机的工作原理 在一般的步进电机工作中，其电源采用单极性的直流电源。要使步进电机转动，就必须对步进电机定子的各相绕组以适当的时序进行通电。步进电机的步进过程可以用图9-42来说明，其定